高中物理第10章第3节热力学第1定律能量守恒定律同步练习新人教版选修3-3

1、公众号：惟微小筑【成才之路】 2021 高中物理第 10 章 第 3 节 热力学第 | 一定律 能量守恒定律同步练习新人教版选修 3 -3 根底夯实一、选择题 (1 4 题为单项选择题 ,5 、6 题为多项选择题) 1在热力学第 | 一定律的表达式UWQ中 , 关于 U、W、Q各个物理量的正、负 ,以下说法中正确的选项是( ) A外界对物体做功时W为正 , 吸热时Q为负 , 内能增加时, U为正B物体对外界做功时W为负 , 吸热时Q为正 , 内能增加时, U为负C物体对外界做功时W为负 , 吸热时Q为正 , 内能增加时, U为正D外界对物体做功时W为负 , 吸热时Q为负 , 内能增加时, U为

2、负答案： C 解析： 外界对物体做功时W为正 , 反之为负；吸热时Q为正 , 反之为负；内能增加时U为正 , 反之为负 . 应选项 C正确 . 2在一个与外界没有热交换的房间内翻开冰箱门 , 冰箱正常工作 , 过一段时间房间内的温度将 ( ) A降低B升高C不变D无法确定答案： B 解析： 取房间内气体及电冰箱( 有散热装置 ) 为系统 , 外界消耗电能 , 对系统做功 , 系统总内能增加 . 3 ( 湛江市 2021 2021 学年高二下学期期末) 空气压缩机在一次压缩过程中 , 活塞对空气做了 2.0 105J 的功 , 同时空气的内能增加了1.5 105J . 以下说法正确的选项是( )

3、 A空气从外界吸收的热量是0.5 105J B空气对外界放出的热量是0.5 105J C空气从外界吸收的热量是3.5 105J D空气对外界放出的热量是3.5 105J 答案： B 解析： 由题意知 ,W2.0 105J , U1.5 105J , 由热力学第 | 一定律 UWQ , 得Q0.5 105J , 负号表示放热 , 应选项 B正确 . 4. 如下图 , 某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中 . 设水温均匀且恒定 , 筒内空气无泄漏 , 不计气体分子间相互作用 , 那么被淹没的金属筒在缓慢下降过程中 , 筒内空气体积减小( ) A从外界吸热B内能增大公众号：惟微小筑C向外界放热D内能

4、减小答案： C 解析：金属筒缓慢下降过程中 , 外界对筒内气体做功 , 而筒与水有热交换、水温恒定 ,所以筒内空气要向外界放热 , 温度保持不变 , 从而内能不变 . 5. 如下图 , 活塞将一定质量的气体封闭在直立圆筒形导热的气缸中 , 活塞上堆放细沙 ,活塞处于静止 , 现逐渐取走细沙 , 使活塞缓慢上升 , 直到细沙全部取走 .假设活塞与气缸之间的摩擦可忽略 , 那么在此过程中( ) A气体对外做功 , 气体温度可能不变B气体对外做功 , 内能一定减少C气体压强减小 , 内能可能不变D气体从外界吸热 , 内能一定增加答案： AC 解析： 由于气缸为导热的 , 那么可与外界进行热交换 ,

5、细沙减少时 , 气体膨胀对外做功 , 可能由于与外界进行热交换吸热使内能不变 . 6 ( 南阳市 20212021 学年高二下学期期中) 一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如下图的pV图上 , 气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态 , 再沿与横轴平行的直线变化到c状态 , a、c两点位于与纵轴平行的直线上 , 以下说法中正确的选项是( ) A由a状态至 |b状态过程中 , 气体放出热量 , 内能不变B由b状态至 |c状态过程中 , 气体对外做功 , 内能减少Cc状态与a状态相比 ,c状态分子平均距离较大 , 分子平均动能较大Db状态与a状态相比 ,b状态分子平均距离较小 , 分子平

6、均动能相等答案： AD 解析： 由题意 ,ab是一条双曲线 , 说明气体由a状态至 |b状态过程中发生了等温变化 ,内能不变 , 气体的体积减小 , 外界对气体做功 , 根据热力学第| 一定律可知 , 气体放出热量 , 故 A 正确 . 由b状态至 |c状过程中 , 气体的体积增大 , 对外做功 , 温度升高 , 内能增大 , 故 B错误 .c状态与a状态相比 , 体积相同 , 分子平均距离相等 , 故 C错误 .b状态与a状态相比 ,b状态体积小 , 分子平均距离较小 , 温度相等 , 那么分子平均动能相等 , 故 D正确 . 二、非选择题7喷雾器内有10L 水 , 上部封闭有1atm 的空

7、气 2L . 关闭喷雾阀门 , 用打气筒向喷雾器内再充入1atm 的空气 3L( 设外界环境温度一定 , 空气可看作理想气体) . 公众号：惟微小筑(1) 当水面上方气体温度与外界温度相等时 , 求气体压强 , 并从微观上解释气体压强变化的原因 . (2) 翻开喷雾阀门 , 喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀 , 此过程气体是吸热还是放热 ? 简要说明理由 . 答案： (1)2.5atm (2) 吸热解析： (1) 设气体初态压强为p1 , 体积为V1；末态压强为p2 , 体积为V2 , 由玻意耳定律p1V1p2V2代入数据得p2微观解释：温度不变 , 分子平均动能不变 , 单位体积内分子数增

8、加 , 所以压强增加 . (2) 吸热 . 气体对外做功而内能不变 , 根据热力学第 | 一定律可知气体吸热 . 能力提升一、选择题 ( 单项选择题 ) 1一定量的理想气体在某一过程中 , 从外界吸收热量2.5 104J , 气体对外界做功1.0 104J , 那么该理想气体的( ) A温度降低 , 密度增大B温度降低 , 密度减小C温度升高 , 密度增大D温度升高 , 密度减小答案： D 解析： 由热力学第 | 一定律UWQ,Q2.5 104J ,W1.0 104J 可知U大于零 ,气体内能增加 , 温度升高 ,A 、B错；气体对外做功 , 体积增大 , 密度减小 ,C 错 ,D 对 . 2

9、给旱区送水的消防车停于水平地面 . 在缓慢放水过程中 , 假设车胎不漏气 , 胎内气体温度不变 , 不计分子间势能 , 那么胎内气体( ) A从外界吸热B对外界做负功C分子平均动能减小D内能增加答案： A 解析：缓慢放水过程中 , 胎内气体压强减小 , 气体膨胀对外界做正功 , 选项 B错；胎内气体温度不变 , 故分子平均动能不变 , 选项 C错； 由于不计分子间势能 , 气体内能只与温度有关 , 温度不变 , 内能不变 , 选项 D错；由 UWQ知 U0 ,W0 , 气体从外界吸热 , 选项 A正确 . 3. 如下图 , 密闭绝 | 热容器内有一绝| 热的具有一定质量活塞 , 活塞公众号：惟

10、微小筑的上部封闭着气体 , 下部为真空 , 活塞与器壁间的摩擦忽略不计 . 置于真空中的轻弹簧一端固定于容器的底部 , 另一端固定在活塞上 , 弹簧被压缩后用绳扎紧 , 此时弹簧的弹性势能为Ep( 弹簧处在自然长度时的弹性势能为零) .现绳突然断开 , 弹簧推动活塞向上运动 ,经过屡次往复运动后活塞静止 , 气体到达平衡状态 . 经过此过程 ( ) AEp全部转换为气体的内能BEp一局部转换成活塞的重力势能 , 其余局部仍为弹簧的弹性势能CEp全部转换成活塞的重力势能和气体的内能DEp一局部转换成活塞的重力势能 , 一局部转换为气体的内能 , 其余局部仍为弹簧的弹性势能答案： D 解析： 当绳

11、子突然断开时 , 活塞受弹簧的弹力F、活塞的重力G、封闭气体对活塞向下的压力F共同作用 , 如下图 , 其合力向上 , 经屡次往复运动后活塞静止时 , 活塞处于三力平衡状态 , 气体体积必减小 , 外力对气体做正功 ,由于绝 | 热 , 气体的内能增加 , 而活塞最 | 终的静止位置比初始位置高 , 其重力势能增加 ,最| 终弹力与另外两个力的合力平衡 , 弹簧仍有形变 . 设最 | 终弹簧的弹性势能为Ep , 由能量守恒定律得EpEp活塞增加的重力势能气体增加的内能 , 所以 D选项正确 . 二、非选择题4( 扬州市 20212021 学年高二下学期期末) 一定量的理想气体的pV图象如下图

12、,气体状态经历了ABC变化过程 ,A、B、C三个状态的有关参量如下图 , 那么气体在状态C的内能 _气体在状态A的内能 ( 填 、 或 ) , 在上述过程中 ,气体需 _( 填 吸热或 放热 ) ,它与外界交换的热量的绝| 对值为_J . 答案： 放热300 解析： 对于理想气体pAVATApCVCTC , 得TATC, 理想气体内能只由温度决定 , 所以气体在状态C的内能等于气体在状态A的内能 .AC过程外界对气体做功WpV300J , 由 UWQ , 得Q 300J . 5在一个标准大气压下 , 水在沸腾时 ,1g的水由液态变成同温度的水汽 , 其体积由3变为 1676cm3 . 水的汽化

13、热为2263.8J/g .求：(1) 体积膨胀时气体对外界做的功W；公众号：惟微小筑(2) 气体吸收的热量Q；(3) 气体增加的内能U . 答案：解析：取 1g 水为研究系统 ,1g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量 , 同时由于体积膨胀 , 系统要对外做功 , 所以有 UQ吸 . (1) 气体在等压 ( 大气压 ) 下膨胀做功：Wp(V2V1) 1.013105(16761.043) 106J169.7J . (2) 气体吸热：QmL12263.8J 2263.8J . (3) 根据热力学第 | 一定律：UQW6. 爆米花酥脆可口、 老少皆宜 , 是许多人喜爱的休闲零食 . 如图为高压爆米花的装置原理图 , 玉米在铁质的密闭容器内被加热 , 封闭气体被加热成高温高压气体 , 当翻开容器盖后 , 砰的一声气体迅速膨胀 , 压强急剧减小 , 玉米粒就 （爆 | 炸）成了爆米花 . 设当地温度为t127 , 大气压为p0 , 密闭容器翻开前的气体压强到达4p0 . 试分析：(1) 将容器内的气体看作理想气体 , 求容器内气体的温度 . (2)